19. POGLAVJE: OKSIDATIVNA FOSFORILACIJA Flashcards
Oksidativna fosforilacija
Kemiosmozna teorija
- elektroni iz reduciranih goriv se porabijo za redukcijo NAD+ v NADH ali FAD v FADH2.
- elektroni se z reduciranih kofaktorjev NADH in FADH2 prenesejo na proteine dihalne verige
- pri evkariontih je končni akceptor elektronov kisik
- energija oksidacije se porabi za fosforilacijo ADP
Kemiosmozna teorija
Kako je mogoča reakcija: ADP+Pi =ATP? – Peter Mitchell (1920)
* fosforilacija ADP ni rezultat reakcije med ADP in kakšnim visokoenergijskim prenašalcem fosfata
* energija, ki je potrebna za fosforilacijo ADP izvira iz pretoka protonov vzdolž elektrokemičnega gradienta
* transport elektronov vzdolž energijskega gradienta omogoči transport protonov v smeri, ki je nasprotna smeri elektrokemičnega gradienta (povečamo koncentracijo protonov na eni strani membrane)
substratna fosforilacija – fosforilacija ADP kot posledica prenosa fosforilne skupine iz visokoenergijskega prenašalca (ni edini način!)
Za kemiosmozno energijsko sklopitev je potrebna membrana (mora biti prepustna za protone; proteini so zaslužni za to, čez lipidni dvosloj ne morejo)
* gradient protonov, ki je potreben za sintezo ATP se lahko vzpostavi le preko membrane
-plazemska membrana v bakteriji
-notranja membrana v mitohondrijih
-tilakoidna membrana v kloroplastih
* membrana mora vsebovati proteine, ki sklopijo tok elektronov navzdol v verigi prenosa elektronov v tok protonov navzgor preko membrane
* membrana mora vsebovati tudi proteine, ki sklopijo tok protonov navzdol v fosforilacijo ADP
ELEKTRONSKI PRENAŠALCI
izvor elektronov
* elektrone pridobivamo iz različnih metabolnih reakcij
* ena vrsta prenašalcev so NAD(P)H
NADP+ in NAD+ (nukleotid adenin diamin)
* lahko sprejmejo 2 elektrona in prenesejo tudi 2 protona
* moraš znat prepoznati molekulo in narisati potek redukcije
* redukcija/oksidacija: velika razlika v absorbcijskem spektru
* so kofaktorji oz bolj specifično koencimi (lahko zapustijo različne dehidrogenaze in sprejmejo nove elektrone, niso kovaletno vezani)
FAD in FMN (flavinski prenašalci)
* flavin adenin dinukleotid in flavin mononukleotid
* lahko sprejmeta 2 elektrona in 2 protona
* moraš znat prepoznati molekulo in narisati potek redukcije
* flavinski nukleotidi so običajno prostetične skupine vezane v encime
* ko sprejmejo elektrone, jih morajo predati nekim drugim prenašalcem, ki bodo prenesli elektrone stran od dehidrogenaze
Koencim Q ali ubikinon
* tudi elektronski prenašalec
* ubikinon je v lipidih topna konjugirana dikarbonilna spojina, ki rada sprejema elektrone
* hkrati ko sprejme dva elektrona, sprejme tudi dva protona in nastane alkohol ubikinol (reducirana oblika)
* ubikinol lahko po membrani (notranja mitohondrijska membrana) prenaša elektrone s protoni – je zasidran v membrano
* ima izoprenski repek 10x ponovljen (koencim Q10)
Standardni redukcijski potencial
Kako so odkrili elektronske prenašalce?
inhibitorji
Standardni redukcijski potenciali
* spojine se oksidirajo in oddajajo elektrone
* kisik ima najvišji redukcijski potencial, najraje sprejme elektrone
elektroni tečejo k polcelici z večjim E
* lahko izračunamo kakšna je napetost člena v standardnih pogojih
* koliko energije lahko dobimo če elektroni pripotujejo h kisiku od ene izmed teh spojin
* citokromi so različni proteini, ki vsebujejo hem, potenciali se lahko zelo razlikujejo
kako so odkrili elektronske prenašalce?
* izolirali so mitohondrije iz celic (npr. z ultrazvokom), splavajo v raztopino, ločitev z gradientnim ločevanjem (npr. s sukrozo, dobimo frakcije z mitohondriji)
* analizirali so proteine v mitohondrijih
* notranje membrane so raztopili z detergentom
* odkrili so 5 različnih kompleksov, testirali so komplekse z različnimi substrati
-prenos elektronov iz NADH na Q
-oksidacija sukcinata in prenos na Q
-prenos iz Q na citokrom C
-prenos iz citokroma C na kisik
-hidroliza ATP
* identificirali so tudi inhibitorje (v tabeli)
-cianid, ogljikov monoksin (inhibicija prenosa elektronov na kisik)
-oligomicin (veže se na ATP sintazo in jo zablokira)
-nekateri inhibitorji zmanjšajo gradient
inhibitorji
* rotenon inhibira prvi korak (oksidacija NADH), vse ostalo je oksidirano
* antimicin A inhibira prenos elektronov iz citokroma b na c
* cianid in CO pa inhibirata zadnji del reakcije (prenos el na kisik: inhibirata citokrom c oksidazo)
Kompleksi za prenos elektronov
naštej
I) NADH:ubikinon oksidoreduktaza
II) Sukcinat-dehidrogenaza
III) Citokrom bc1 kompleks
IV) Citokrom-oksidaza
V) ATP sintaza
- kompleksi so sestavljeni iz več različnih polipeptidnih verig
- vsebujejo različne prostetične skupine
+ vsak svoj encim
NADH:ubikinon oksidoreduktaza - kompleks I
NADH:ubikinon oksidoreduktaza
* eden od največjih makromolekularnih kompleksov v sesalski celici
* vsebuje več kot 40 različnih polipeptidnih verig,ki jih kodirajo jedrni in mitohondrijski geni
* NADH vezavno mesto je na strani matriksa
-NADH odda elektrone na FMN
* nekovalentno vezan flavin mononukleotid (FMN) sprejme dva elektrona od NADH
* več Fe-S centrov prenese po en elektron naenkrat do ubikinonskega vezavnega mesta
-med njimi kratke razdalje, da elektroni lahko skačejo
-termodinamsko ugodno, energija se porabi za delovanje kot črpalka
NADH:ubikinon oksidoreduktaza je protonska črpalka
* prenos dveh elektronov z NADH na CoQ spremlja prenos protonov iz matriksa (N-negativna stran) v medmembranski prostor mitohondrija (P-pozitivna stran)
* prenesejo se 4 protoni ( v medmembranski prostor) na en NADH
-NADH+Q+5H+N =NAD+ +QH2 +4H+P
-pride do negativnega naboja na notranji strani membrane – matriks N stran (protoni so šli ven), medmembranski prostor pa je pozitivno nabit (P stran)
* reduciran CoQ sprejme dva protona
Fe-S centri
* najdemo jih v več različnih proteinih transportne verige elektronov, tudi v NADH:ubikinon- oksidoreduktazi
* prenesejo po en elektron naenkrat
* lahko je koordinirano samo eno železo ali več
* pomembni so cisteini, železovi atomi so vezani na žveplo
* železovi atomi se lahko oksidirajo ali reducijrajo
Sukcinat-dehidrogenaza kompleks II
Sukcinat-dehidrogenaza kompleks II
* FAD sprejme dva elektrona od sukcinata
oksidacija sukcinata do fumarata
* elektroni se prenesejo, po eden, preko Fe-S centrov na ubikinon, ki se reducira v QH2
* sestavni del cikla trikarboksilnih kislin
- vezavno mesto za sukcinat
- imamo železosulfidne centre
- vezavno mesto za ubikinon
- elektroni se prenesejo na FAD in na železosulfidne klastre in na ubikinon, nastane ubikinol (protoni so iz mitohondrijskega matriksa)
- prosti el. delajo reaktivne kisikove spojine (nezaželene)
-hem ulove el. če slučajno pobegne
-če hema ni (mutacija), je povečana incidenca tvorbe tumornih celic
-zaščita tudi zunanja mitohondrijska membrana - iz različnih virov imamo elektrone spravljene v ubikinonu
- potrebno jih je prenesti na citokrom c s kompleksom III
(imamo tudi el. iz prvega koraka beta oksidacije??)
Citokrom bc1 kompleks kompleks III
Citokrom bc1 kompleks kompleks III
* porabi dva elektrona s QH2 za redukcijo dveh molekul citokroma c
* citokromi so na membrano vezani proteini, ki vsebujejo hem in prenašajo elektrone
prostetične skupine citokromov
* različne stranske skupine
* porfirinski obroči
* hem c moraš spoznati (preko cisteina se lahko kovalentno veže v protein)
* imajo konjugirane dvojne vezi – spojina ima zmožnost absorbcije svetlobe (različni absorbcijski spektri, lahko jih ločimo med seboj)
citokrom c
* Citokrom c je v vodi topna molekula, ki vsebuje hem
* nahaja se v intermembranskem prostoru
* železo v hem-u je lahko Fe3+ (oksidirana oblika) ali Fe2+ (reducirana oblika)
* citokrom c prenaša po en elektron iz kompleksa citokroma bc1 na citokrom oksidazo
* citokrom c absorbira vidno svetlobo
-pri 400 nm absorbira modro svetlobo, zato je citokrom c intenzivno rdeče barve
-citokrome včasih poimenujemo po njihovem absorbcijskem piku z najdaljšo valovno dolžino (npr. b562 – vrh z najdaljšo valovno dolžino pri 562 nm)
naloge kompleksa III
* prenos elektronov iz ubikinola na citokrom c
* simetričen dimer
* dve vezavni mesti (na N in P strani)
* pri prenosu sodelujejo različni hemi in pa sulfidni klastri
oksidoreduktaza
Q cikel
potek prenosa s kompleksom III
Q cikel
* štirje protoni se prenesejo preko membrane za vsaka dva elektrona, ki dosežeta CytC
* dva od štirih protonov izvirata iz QH2
* Q cikel razloži, zakaj se dva dodatna protona preneseta iz matriksa
potek prenosa s kompleksom III
* ubikinol lahko odda samo po en elektron citokromu c preko Fe-S centra
* preko hema pride na citokrom c
* drugi elektron se prenese preko dveh hem skupin na vezavno mesto ubikinona na N strani
* čaka v tem vezavnem mestu, da pride še en elektron
* pri oksidaciji ubikinola se sprostita dva protona, 2 pa se porabita za redukcijo
* oksidacija 2 ubikinolov in redukcija enega -> oksidacija enega
* 4 protoni se prenesejo
Citokrom-oksidaza kompleks IV
Citokrom-oksidaza kompleks IV
* vsebuje dve skupini hema
* vsebuje bakrove ione (ni pogosto)
-dva iona (CuA) tvorita binuklearni center
-še en ion Cu(CuB) je vezan na hem in tvori Fe- Cu center
* Citokrom-oksidaza prenese elektrone na O2
-za redukcijo ene molekule kisika v dve vodi se porabijo štirje elektroni (prej smo vedno govorili o 2 elektronih, tukaj o 4, da nimamo polovičk – nato delimo)
-pri tem se porabijo štirje protoni iz matriksa
-4 protoni se še dodatno prenesejo iz matriksa
prenos elektronov
* elektroni se najprej prenesejo na binuklearni bakrov center
* nato preko 2 hemov na naslednji baker
* iz bakra pa na kisik
* dobimo vodo (porabijo se 4 protoni na matriksni strani)
* za vsak elektron, ki se prenese, se prečrpa en proton (ta kompleks je tudi
črpalka)
zgradba kompleksa IV
* v bakrovem centru sta 2 bakra vezana na cistein (podobno kot železo)
* imamo tudi različne heme, ki skrbijo za prenos elektronov
Prenos elektronov v dihalni verigi (povzetek)
protonski gradient
- energija se skladišči v obliki protonskega gradienta
prenos elektronov
* narisano, kot da se prenašata 2 elektrona
* preko kompleksa I (prečrpajo se 4 protoni)
* kompleks III v medmembranski prostor prečrpa 4 protone neto
* komepleks IV pa prečrpa 2 protona
* to je skupaj 10 protonov iz 2 elektronov
* končni sprejemnik elektronov je KISIK (ne voda)
respirasome
* kompleks III + IV (sta zelo skupaj) – citokrom C se lahko prenaša
Protonski gradient: v izvenmembranskem prostoru imamo več protonov kot v matriksu mitohondrija, naboj je na P strani pozitiven, na N strani pa negativen.
Elektrokemijski gradient protonov ustvarijo proteini v transportni verigi elektronov na tri načine:
* z aktivnim transportom protonov skozi membrano (mehanizem še ni jasen)
* CoQ pobere protone iz matriksa takrat ko sprejme elektrone
* ko QH2 odda elektrone, odda tudi protone v intermembranski prostor
Stranski produkti reakcije
Stranski produkti reakcije - radikali
Potencialno nevarni oksidativni intermediati se morajo inaktivirati:
-prenos elektronov predstavlja veliko nevarnost, da gredo elektroni kam drugam
-procesi so zaprti v mitohondriju – zavarujejo se druge celice pred potencialnimi radikali, ki nastanejo
- elektroni se lahko prenesejo na kisik – dobimo superoksidni radikal in hidroksidni radikal (reagira z vodo ali raznimi proteini)
-
glutation je tripeptid, ki nas obvaruje pred oksidativnim stresom - lahko se dimerizira (oksidirana oblika, sulfidni mostiček; monomerna oblika je reducirana)
-nastane z delovanjem glutation reduktaze, ki deluje ob prisotnosti NADPH – ga dobimo iz glukoze po pentoza fosfatni poti
-nikotinamidna nukleotidna transhidrogenaza lahko iz NADHja prenese na NADP+ in dobimo NADPH (edini primerni donor elektronov za glutation)
-reduciran glutation je substrat, ki skrbi za prenos elektronov za redukcijo peroksida v vodo
-poteče tudi redukcija oksidiranih tiolov
V celicah imunskega sistema je oksidativni stres nujen, da uničijo patogene; to poteka kontrolirano. Pretirana uporaba antioksidantov lahko vpliva na to, da zavremo en del imunskega sistema.
ATP sintaza
V kompleks
-elektrokemijski potencial na notranji mitohondrijski membrani -> protoni silijo v matriks
poglej grafe
inhibitorji:
-cianid
-oligomicin, venturidicin (inhibitorja ATP sintaze)
- ATP sintaza je sestavljena iz dveh delov; tisti del, ki hidrolizira ATP se imenuje F1
- če inhibiramo F1 v vodi, ki je označena z izotopom O18 in notri vržemo ATP poteče hitroliza -> dobimo ADP in fosfat
-termodinamsko ugoden postopek
-če bi reakcija hidrolize potekla samo 1x bi bil samo en O označen z 18 – to je možno, če se večkrat združijo in razdružijo – reverzibilna reakcija? to se ne sklada s standardno prosto entalpijo -> izkaže se, da vezano v F1 podenoti ni velike energijske razlike med ATPjem in ADPjem - ni velike energijske spremembe ko med ADP in ATP vezanima na encim
-energijska bariera ko ATP vržemo iz encima
Kompleks mitohondrijske ATP-sintaze
- elektrokemijski gradient protonov povzroči rotacijo sredinske gredi g
- to povzroči konformacijske spremembe znotraj vseh treh ab parov
- konformacijske spremembe v enem od treh parov spodbudijo kondenzacijo ADP in Pi v ATP
- en del je v membrani – Fo podenota (oligomicin je inhibitor te podenote)
- zgornji del je F1 podenota
- a, b2, alfa, beta so statični deli, se ne vrtijo
- vrti se del v membrani (vedno izpitno vprašanje!) – c podenota (iz različnega števila c proteinov; toliko kot je proteinov, toliko protonov rabimo, da se podenota zavrti)
- epsilon in gama sta vezani na c10, zato se tudi vrtita
- na F1 podenoti se sintetizira ATP
- gleda v matriks mitohondrija (v bakteriji gleda v bakterijo)
- iz 3 enakih alfa in 3 beta podenot
- gama gred povezuje F1 in Fo in se vrti
- gama podenota je gama gred, ki ni okrogla – obvita vijačnica, ki ni simetrična
- alfa in beta podenote pa so enake in simetrične
- med njimi so mesta, kjer se lahko veže ATP, ADP ali pa so prazna mesta
o kakšna so mesta je odvisno od gama podenote - mesto med alfa in beta podenoto
- notri je vezan ADP, veliko različnih bazičnih AK
- anorganski fosfat je lepo orientiran, nastal bo ATP
Mehanizem sinteze ATP
- na beta podenoti vezan ADP in anorganski fosfat
- ko se gred zavrti, na stiku alfa beta nastane ATP, ko se še enkrat zavrti gre ATP ven
-v enem krogu nastopijo vse 3 konformacije
-v enem krogu se sintetizirajo 3 ATPji (na vsakem mestu 1)
-premiki niso zvezni – gred skače po 120 stopinj
zakaj se vrti?
- v statičnem a proteinu je ključna AK arginin
- imamo tudi dva pol-kanalčka
- proton pride v pol kanalček, izpodrine arginin, ki se premakne za eno mesto naprej, v tistem mestu je že od prej vezan proton (asparaginska AK - kisla), ga izpodirne, proton gre ven, arginin se premakne
- s premikom arginina se rotor zavrti za eno c podenoto
- toliko kot je c podenot, toliko protonom potrebujemo za sintezo enega ATP
- za sintezo ATP v matriksu potrebujemo fosfate
- fosfatna translokaza je simporter (hkrati prenaša fosfatne skupine v matriks mitohondrija, porabi proton, ki se prav tako prenese v matriks)
- adenin nukleotid translokaza pa je antiporter, ki prenaša ADP v mitohondrij in ATP iz mitohonrdija
- prenos elektronov z NADH – NADH moramo dobiti v matriks mitohondrija
prenos NADH
prenos NADH (jetra, ledvice, srce)
* NADH iz medmembranskega prostora mora priti v matriks mitohondrija (nimamo transporterja)
* prehod se zgodi preko reduciranega oksaloacetata
* oksaloacetat se reducira v malat (imamo malatno- ketaglutaratni transporter – antiporter: malat noter, alfa ketoglutarat ven)
* v mitohondriju se malat pretvori preko malat dehidrogenaze v oksaloacetat (elektroni se prenesejo na NAD+ in nastane NADH)
* molekule, ki sodelujejo se morajo obnoviti
* oksaloacetat lahko s transaminacijo pretvorimo v aspartat
* aminsko skupino donira glutamat, ki se nato pretvori v alfa ketoglutarat, ki iztopi iz mitohonrdija, ko malat vstopi
* imamo tudi glutamatno-aspartatni transporter
* aspartat se lahko transportira ven iz mitohonrdija, kjer zopet poteče transaminacija; aspartat odda aminsko skupino alfa- ketoglutaratu, ki se pretvori v glutamat, ki se lahko transportira nazaj v matriks
prenos NADH (mišice, možgani)
* pri mišicah in možganih se elektroni prenesejo preko FADH2
* s citosolno glicerol 3-fosfat dehidrogenazo se elektroni prenesejo na dihidroksiaceton fosfat, ki se reducira v glicerol 3-fosfat
* glicerol 3-fosfat odda elektrone mitohondrijski glicerol 3-fosfat dehidrogenazi, ki je na zunanji strani notranje mitohonrdijske membrane
* elektroni se potem prenesejo na ubikinon, ki se reducira v ubikinol, ki odda elektrone v kompleks III v možgane
koliko ATPja dobimo iz 10 protonov, ki stečejo iz medmembranskega prostora v notranjost?
- 10 protonov, ko stečeta dva elektrona iz NADHja do kisika
- iz 10 protonov dobimo 2.5 ATP (v vsakem krogu se sintetizirajo 3 ATPji; za en krog porabimo toliko protonov, kot je c podenot)
- za vsak ATP 4 protoni
- v resnici dobimo manj ATP ja (če imamo recimo 12 c podenot)
- več podenot c, manj ATPja
- druga razlika: če elektroni vstopijo drugje v verigi, kjer je FAD prenašalec elektronov, dobimo le 6 protonov in posledično 1.5 ATP
Regulacija sinteze ATPq
hipoksični pogoji
* poveča se izražanje transkripcijskega faktorja HIF (regulira različne gene)
* poveča se glikoliza v celicah, poveča se koncentracija glukoznega transporta, zmenjša se proizvodnja acetil-coA
* začne se izražati specifična proteaza, ki razgradi citokrom oksidazno podenoto, začne se izražati citokrom oksidazna podenota 2, ki bolj močno veže kisik (parcialni tlak kisika je manjši) – adaptacija sistema
-COX: citokrom oksidaza
-poznamo pa tudi COX, ki je oznaka za gen ciklooksigenaze (za sintezo levkotrienov) – ne mešat
* če celice ne dobijo kisika, bi lahko prišlo do hudega pomankanja ATPja – če ni gradienta protonov, bi razgrajevala ATP – to preprečuje IF1 inhibitor
IF1 inhibitor
* struktura je alfa helikalna
* v nizkem pHju, ko bolj poteka hidroliza, to povzroči dimerizacijo inhibitorne molekule
* molekula se veže na 2 ATP sintazi in ju na ta način zablokira
* inhibitor onemogoči da bi ATP sintaza še dodatno razgrajevala ATP ko ima že tako pomanjkanje kisika
regulacija dihalne verige
* regulacija na nivoju koncentracije ATP/ADPja, NADH in NAD+
* malo ATPja ali veliko reducirane oblike NAD to pospeši dihalno verigo
OSTALI PROCESI V MITOHONRDIJU
Termogeneza
Termogeneza
* v rjavem maščevju (predvsem pri dojenčkih) imajo mitohondriji sposobnost tvoriti protein termogenin (UTP1)
-pride do razklopitve – gradient protonov teče nazaj v matriks mitohondrija mimo ATP sintaze čez termogenin in na tak način segrevajo celico
-to poteka samo v celicah rjavega maščevja, ki ščiti pomembne žile in organe predvsem pri dojenčkih
-proces poteka samo ko imamo za to ugodne razmere
OSTALI PROCESI V MITOHONRDIJU
Apoptoza
intrinzična povzročena celična smrt
* mitohondrij kontrolira programirano celično smrt
* ko se celice diferenciirajo morajo nekatere podvreči celični smrti
* apoptoza je najbolj raziskana celična smrt
* pomembna je pri razovoju (da nimamo 15 glav)
* če pride do poškodb mitohonrdija, se pore na zunanji strani mitohonrdija odprejo, ven se sprosti citokrom c, ki ima vlogo signalne molekule – sproži se apoptoza
* citokrom c omogoči nastanek Apaf-1, ki se povežejo v sedemmerni kompleks – apoptosom
-ključna naloga je aktivacija prokaspaze 9 (proencim-repek zapira aktivno mesto), na apoptosom se vežeta 2 prokaspazi, ki ena drugo cepita
* nastanejo aktivne kaspaze 9 (cisteinske proteaze), ki cepijo druge proteine za asparaginskim ostankom
* poznamo veliko kaspaz
* prve kaspaze so iniciatorske kaspaze, ki nato aktivirajo ostale – efektorske kaspaze, ki cepijo substrate -> komponente celice se razgradijo, tvorijo se apoptotska telesca
* različni fagociti požrejo apoptotska telesca in jih predelajo – celica umre na kontroliran način, ne učinkuje negativno na sosednje celice
ekstrinzično povzročena celična smrt
* zunanji signali vplivajo
* na receptorje smrti se veže ligand, to povzroči tvorjenje kompleksa smrti
* to aktivira kaspazo 8, kaspaza 8 cepi druge efektorske kapaze
* imamo tudi veliko antiapoptotskih in proapoptotskih proteinov (komplicirana signalizacija)
- apoptotska telesca požrejo makrofagi, od celice ne ostane nič
mitohonrdijska DNA
- mitohonrdiji imajo svojo DNA – dvoverižna krožna DNA
- v vsakem mitohonrdiju je več DNA zapisov
- DNA ne kodira za vse mitohonrdijske proteine (vse kar najdemo v mitohonrdiju ne najdemo v genomu mitohonrdija)
- kratek zapis (16569 baznih parov)
- kodira za komplekse dihalne verige, ATP sintazo, tRNA in rRNA (drugačni ribosomi od celičnih; genski kod bolj podoben bakterijam – endosimbiotska teorija?)
- ostali proteini so zakodirani v jedrnem genomu – obstajajo transportni proteini TOM in TIM, ki poskrbijo da proteini pridejo v mitohonrdij
- mitohonrdijsko DNA dobimo samo od matere, spermiji imajo malo mitohonrdijev
-lahko pride do okvar, mutacij, ki se dedujejo po materini strani
-lahko imamo okvarjene in neokvarjene mitohonrdije - rjavi mitohonrdiji na levi sliki so okvarjeni; ko se celica deli, gredo v različne celice, to privede do heteroplazmije (različno število okvarjenih proteinov v celicah)
- citokrom c oksidaza je lahko okvarjena ali ne – opazimo različne stopnje patološkega fenotipa
- mutacije so prisotne, bolezni se dedujejo po materalni strani
izločanje inzulina
delovanje Na/K kanalčkov
izločanje inzulina
* mitohonrdijska dihalna veriga je ključna za povečano zaznavanje koncentracije glukoze v krvi, kar povzroči izločanje inzulina v pankreatičnih celicah
* v mitohonrdiju poteka oksidativna fosforilacija – nastane veliko ATPja
* glukozni transporter je tipa GLUT2, je vedno prisoten na površini (ne rabi signala), konc. glukoze v beta pankreatičnih celicah je enaka kot v krvi
* imamo od ATP odvisne kalijeve kanalčke, na katere se ATP veže, kanalček se zapre
* kalcijevi kanački pa so odvisni od napetosti, ob depolarizaciji se odprejo
* kalcij je pomemben signal za eksocitozne dogodke, pride do eksocitoze inzulinskih granul
delovanje Na/K kanalčkov
* kalija je več znotraj celice
* če zapremo kalijeve kanalčke kalij ne more ven, ne povzroča polarizacije celice
* pride do depolarizacije na tisti strani celice
FOTOFOSFORILACIJA IN FOTOSINTEZA
pomen svetlobe pri fotosintezi
Fotosintetski organizmi porabijo energijo svetlobe za sintezo ATP
* svetloba povzroči ločitev naboja v paru klorofilnih molekul
* energija oksidirane in reducirane klorofilne molekule se porabi za sintezo ATP
* voda je vir elektronov, ki se prenesejo preko transportne verige do končnega akceptorja elektronov NADP+
* stranski produkt te oksidacije vode je kisik – omogoča življenje heterotrofnim organizmom (kisik vleče elektrone k sebi)
pomen svetlobe pri fotosintezi
- energija sonca iz fotonov se porabi za vzbujanje elektronov v fotoreakcijskih centrih, porabi pa se tudi za razklop vode (ki je vir elektronov)
- elektroni lahko potem potujejo po prenašalni verigi; je termodinamsko ugodno
-nastane protonski gradient, ki poganja sintezo ATP
-služijo kot redukcijsko sredstvo za reakcije biosinteze - elektroni se nabirajo v NADP+
Kloroplasti
zgradba
Fotosintetski organizmi:
* alge, cianobakterije, rastline
* v njih najdemo kloroplaste (v cianobakterijah ne)
zgradba kloroplastov
- podobno kot mitohonrdiji zgrajeni iz zunanje in notranje membrane
- imamo tudi tilakoidne membrane, ki tvorijo tilakoide in večje grane (vrečaste strukture), ki so med seboj povezane z lamelami
- vsi procesi ključni za fotosintezo se dogajajo v stromi kloroplasta (kot matriks v mitohonrdiju)
- tilakoide imajo tudi svojo notranjost – tilakoidni lumen
- pomembni proteini se nahajajo v membranah tilakoid
Spekter svetlobe in pigmenti
Določanje akcijskega spektra
- sončna svetloba je spekter fotonov z različnimi valovnimi dolžinami
- od UV do rdeče svetlove imajo fotoni različno energijo (daljša valovna dolžina, manjša energija)
- ključni so različni pigmenti, ki lahko absorbirajo fotone
klorofil
* značilno imajo konjugiran sistem dvojnih vezi, ki jim omogoča absorbcijo fotonov
klorofil moraš spozati, ne rabiš pa vedet a je a al b…
fikoeritrobilin
* 2 sistema dvojnih vezi
lutein
* značilna oranžna barva
karoten
* značilna oranžna barva
Določanje akcijskega spektra
* zelena barva se ne absorbira, klorofil absorbira predvsem modro in rdečo
* kako bi določili akcijski spekter? zeleno rastlino bi ekstrahirali v nekem topilu, nato bi s spektrofotometrom določili absorbcijski spekter
* na zgornji sliki vidimo nitasto algo, ki jo obsvetlili z različnimi valovnimi dolžinami svetlobe
-kjer je bilo več kisika je uspevalo več bakterij – pri rdeči in modri je maksimum
